\chapter{Redes GPON}
\label{ch:ch3_redes_gpon}


Neste capitulo é realizado um estudo da rede GPON, abordando-se detalhadamente o
padrão da norma, a arquitetura da rede, configurações da rede, perdas no
sistema, transporte de informações na rede.


%------------------------------------------------------------------------- 
\section{Sistema PDH}
\label{sec:sistemas_pdh}

Em meados dos anos 90 as operadoras de telecomunicações usavam como plataforma
de transporte a hierarquia digital plesiócrona ou PDH destinado para tráfego
proveniente das centrais telefónicas (Urbanas, Interurbanas e Internacionais).
No sistema de transmissão digital era quase síncrono, ou seja, os grupos de bits
transmitidos eram recebidos por equipamento final com intervalos de tempos
diferentes. Nesta hierarquia que possuem vários níveis intermediários de
multiplexagem, não existe sincronismo em função dos relógios de diferentes
elementos da rede não estarem perfeitamente sincronizados, daí a denominação
plesiócrona.   Com o passar do tempo ficou claro que as desvantagens eram mais
visíveis para os operadores~\cite{01,02}.


Nesta tecnologia destaca-se algumas vantagens e desvantagens que existiam neste
legado.

\noindent Vantagens:
\begin{itemize}
  	\item	Revolução para sua época (anos 80);
	\item	Transporte de elevadas taxas de dados a um baixo custo;
	\item	Alta disponibilidade;  
\end{itemize}


\noindent Desvantagens:
 
 \begin{itemize}
   	\item Sincronismo é pobre requerendo bits de enchimento e maior espaçamento
   de mensagens e quadros; 
   \item Falta de simetria e padronização (possui padrões diferentes, como o
   americano e o europeu e o japonês), vide Tabela\ref{tab:tabela02}  e Figuras
   de 8 a 10.
	\item Limitação em termos de funções operacionais; não tem
	monitoração, controle e gestão da rede (gerenciamento).
	\item Cada nível hierárquico é estanque; 
	\item 	Baixa flexibilidade para inserir tributários.
\end{itemize}


\begin{table}[h]
\caption{Niveis hirerárquicos PDH.}
\label{tab:tabela02}
	\centering
	\begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|}
	\hline
	%\multicolumn{1}{|c|}   {\bf Milhões de FTTH}&
	%\multicolumn{1}{c|}    {\bf 2011} 	\\
	\textbf{Nível} &	\textbf{1º (Mb/s)} & \textbf{2º (Mb/s)}	& \textbf{3º (Mb/s)} &
	\textbf{4º (Mb/s)} &	\textbf{5º (Mb/s)}	\\
	\hline
		Europa/Brasil	& 2 & 	8	& 34	& 140	& 565 \\
		USA				& 1,5 &	6	& 45	& 274	& -- \\
		Japão			& 1,5	& 6	& 32	& 98	& 387\\			
	\hline
	\end{tabular}
\end{table}


Na Figura~\ref{fig:fig08} apresentamos a hierarquia PDH Europeia; na
Figura~\ref{fig:fig09} a hierarquia PDH Americana; e na Figura~\ref{fig:fig10},
a hierarquia PDH Japonesa.


 \begin{figure}[!h]
\begin{center}
	\begin{tabular}{c}		
		\includegraphics[width=0.9\columnwidth]{figures/fig08.png}\\		
	\end{tabular}
\end{center}
\caption{Hierarquia PDH Europeia.}.
\label{fig:fig08}
\end{figure}


 \begin{figure}[!h]
\begin{center}
	\begin{tabular}{c}		
		\includegraphics[width=0.9\columnwidth]{figures/fig09.png}\\		
	\end{tabular}
\end{center}
\caption{Hierarquia PDH Americana.}.
\label{fig:fig09}
\end{figure}

 \begin{figure}[!h]
\begin{center}
	\begin{tabular}{c}		
		\includegraphics[width=0.9\columnwidth]{figures/fig10.png}\\		
	\end{tabular}
\end{center}
\caption{Hierarquia PDH Japonesa.}
\label{fig:fig10}
\end{figure}

Destaca-se que este sistema legado (PDH) ofereceu amplas condições para o
transporte de áudio e vídeo digitais, tornando uma facilidade para a transição
para o sistema SDH.

Entretanto, comitês técnicos de fabricantes e operadores, já haviam chegado a
soluções padronizadas na hierarquia. Na Figura 11, observa-se detalhes da
composição hierárquica dos vários níveis do modelo europeu, que permite a
conexão entre as máquinas dos diversos fabricantes do mercado das
telecomunicações.

 \begin{figure}[!h]
\begin{center}
	\begin{tabular}{c}		
		\includegraphics[width=0.8\columnwidth]{figures/fig11.png}\\		
	\end{tabular}
\end{center}
\caption{Composição Níveis de hierarquia PDH.}
\label{fig:fig11}
\end{figure}



%------------------------------------------------------------------------- 
\section{Sistema SDH}
\label{sec:sistemas_sdh}

Em 1988 foi normalizada pelo ITU-T as normas G.781 a G.784 que controlam a
operação dos multiplexadores síncronos onde a nova hierarquia, denominada SDH (Synchronous
Digital Hierarchy) hierarquia digital síncrona, apresenta inovações como:
sistema de gerência de rede, com alta flexibilidade na interconexão de
circuitos, economia na formação de redes, gerência dinâmica e programável dos
elementos de rede. Esta hierarquia é a equivalente da americana SONET~\cite{13}.
Atualmente a norma é regida por três documentos fundamentais:
  
\begin{itemize}
  	\item G707 -- Interface do nó de rede para SDH;
	\item	G783 -- Características do SDH utilizando-se blocos funcionais em
	equipamentos; 
	\item G803 -- Arquitetura das redes de transporte baseado na hierarquia SDH.
\end{itemize}

Na Tabela~\ref{tab:tabela03} apresenta-se os níveis da hierarquia SDH até o presente.
Destaca-se como comparação os níveis da hierarquia Sonet, sua predecessora.

\begin{table}[h]
\caption{Níveis hierárquicos em SDH.}
\label{tab:tabela03}
	\centering
	\begin{tabular}{|c|c|c|}
	\hline
	%\multicolumn{1}{|c|}   {\bf Milhões de FTTH}&
	%\multicolumn{1}{c|}    {\bf 2011} 	\\
		\textbf{Nível SDH} &	\textbf{Taxa (Mbit/s)}	& \textbf{SONET} \\
	\hline
		STM-0(Redes Sonet)	&	51.840	& OC-1(STS-1) \\
		STM-1		&   155.520	& OC-3 (STS-3) \\
		-- 			& 	466.560	& OC-9 (STS-9) \\
		STM-4		&   622.080	& OC-12 (STS-12) \\
		-- 			&	933.120	& OC-18 (STS-18) \\
		--			&	1.244.160 &	OC-24 (STS-24) \\
		STM-16		&   2.488.320 &	OC-48 (STS-480) \\
		STM-64		&  	9.953.280 &	OC-192(STS-1920) \\
		STM256		& 	39.813.12 &	OC-768 \\			
	\hline	
	\end{tabular}
\end{table}


Com a implantação da tecnologia SDH obteve-se muito mais vantagens sobre os
equipamentos PDH, tais como:


\begin{itemize}

\item 	Alto grau de padronização, tanto nos níveis elétricos quanto nos ópticos, visando futura compatibilidade entre equipamentos de fabricantes distintos.
\item 	Overhead (cabeçalho agregado à informação a ser transmitida) abundante e padronizado.
\item 	Multiplexação byte a byte e não bit a bit como no PDH.
\item 	Elementos de rede (equipamentos) trabalham também sob uma gerência centralizada e programável, permitindo ao operador ligar e desligar circuitos à distância, além de monitorar a qualidade dos mesmos.
\item 	Facilidade de Inserção e Remoção de Canais
\item 	Facilidade de inserção e remoção de canais de transmissão dentro de uma mesma portadora, sem a necessidade de haver uma nova multiplexação.
\item 	Facilidade de Roteamento
\item 	Devido ao overhead ser maior no quadro SDH, ele propicia uma determinação de rotas mais precisa, com determinação de melhores caminhos para que os pacotes cheguem mais rápida e eficientemente aos seus destinos.
\item 	Sistema de Gerenciamento muito bom
\item 	Sincronismo permitindo adição e remoção de canais sem necessidade de nova multiplexação.

\end{itemize}

As redes BPON ainda adotavam hierarquias PDH, entretanto as redes GPON passaram
a adotar sempre SDH. Ressaltamos que tanto o ITU-T quanto o IEEE tem como regra
fundamental manter a compatibilidade entre as tecnologias, tanto quanto
possível. Isto significa que apenas quando uma tecnologia se distancia muito de
sua versão inicial (primária) é que perde compatibilidade. Isso nunca ocorre com
as versões imediatas.


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\section{O Padrão ITU-T 984 GPON}
\label{sec:padrao_ITU_T}


A partir 2000 o grupo de estudo GPON iniciou as recomendações ITU-T G.984.x.
Este grupo de recomendações teve como meta principal estabelecer as normas
tecnológicas para as indústrias de telecomunicações e o fornecimento de maior
largura de banda que a existente nos modelos convencionais. Com isso tem-se
maior eficiência de transporte para serviços IP\footnote{Internet Protocol}  e
especificações completas para oferecer todos os tipos de serviços no acesso de redes de banda larga.
 
Na criação de uma rede GPON tem-se como principais características: Alta
capacidade de rede, múltiplos serviços suportados para o mercado multimídia em
usuários residências e empresas de pequeno, médio e grande porte.

As primeiras recomendações ocorreram em 2002--2003. Estas recomendações estão em
constantes atualizações. A rede GPON está estruturada na camada de
transmissão~\cite{14}. Sua estrutura de frame é escalável em 622 Mbps até 2,5
Gbps. A velocidade que é utilizada pelos fornecedores de equipamentos GPON é de 2,5 Gbps no sentido downstream e de 1 Gbps no sentido upstream. Para configurações especiais é
realizado projeto especial para atendimento até 100 Mbps por usuários~\cite{15}.

%---------------------------------
\section{Arquitetura da Rede GPON}

A seção óptica de um sistema de rede de acesso local pode ser ativa ou passiva e
sua arquitetura pode ser ponto a ponto ou ponto multiponto. A Figura~\ref{fig:fig12}
apresenta arquitetura considerada que pode ser: FTTH, FTTB/C,
FTTCab\footnote{Fiber to the Cabinet}. A rede de acesso óptico
OAN\footnote{Optical Access Network} é comum para todas as arquiteturas  apresentada  na  Figura 12, portanto, a semelhança deste sistema tem potencial para gerar grandes
volumes de trafego.

 \begin{figure}[h]
\begin{center}
	\begin{tabular}{c}		
		\includegraphics[width=0.8\columnwidth]{figures/fig12.png}\\		
	\end{tabular}
\end{center}
\caption{Arquiteturas de Rede segundo a recomendação ITU-T G.984.1}
\label{fig:fig12}
\end{figure}

Na central apenas uma fibra monomodo alimenta um divisor óptico que está próximo
das localidades dos usuários conforme apresentado na Figura~\ref{fig:fig13}.

 \begin{figure}[h]
\begin{center}
	\begin{tabular}{c}		
		\includegraphics[width=0.8\columnwidth]{figures/fig13.png}\\		
	\end{tabular}
\end{center}
\caption{Arquitetura GPON.}
\label{fig:fig13}
\end{figure}

Neste ponto o dispositivo de separação divide a potência ótica em n caminhos
para n assinantes. O número da divisão pode variar de 2 e 64 pontos. Com a
origem do sinal no divisor óptico as fibras monomodo transmitem para cada
usuário.

A distância de transmissão é a partir da central até o usuário final e podem
chegar a 20 km~\cite{12}.

As transmissões ativas nas redes GPON consistem na OLT e na ONU.  As diferenças
da FTTB, FTTC, FTTCab e opções de rede FTTH é devido a apresentar diferentes
serviços suportados nestas estruturas de arquitetura, sendo que todas são
tratadas na mesma recomendação.


%------------------------------------------------------------------------- 
\section{Configurações de rede GPON}
\label{sec:configuracao_gpon}

A configuração de uma rede GPON é apresentada na Figura~\ref{fig:fig14}. Na
configuração de um sistema GPON que consiste de uma OLT, ONU, spliter e fibras. A fibra óptica é
ligada do OLT ao spliter óptico, que é conectada através de 64 fibras
interligadas a 64 ONU's~\cite{15}.

 \begin{figure}[h]
\begin{center}
	\begin{tabular}{c}		
		\includegraphics[width=0.9\columnwidth]{figures/fig14.png}\\		
	\end{tabular}
\end{center}
\caption{Configuração GPON.}
\label{fig:fig14}
\end{figure}


%------------------------------------------------------------------------- 
\section{Interfaces de Nó de Serviço}
\label{sec:interface_gpon}


Interface de nós com pontos de referência S/R e R/S - A interface em pontos de
referência  S/R e R/S é definidos como IFPON (PON - specific interface) 
interface especifica PON. Trata-se de uma interface de PON específico que
suporta todos os elementos de protocolo necessários para permitir a transmissão
entre OLT e ONUs.

Serviços, interface de rede do usuário e a interface de nó de serviço. No
desenvolvimento dos serviços GPON é necessário que o mesmo suporte todos os
serviços conhecidos e os novos serviços que serão entregues para os assinantes
residenciais e empresariais, devido à grande demanda de serviços que necessita
aumentar a capacidade de banda larga.

Alguns serviços específicos devem ser fornecidos para os usuários, porém é mais
claro para algumas operadoras do que as outras e depende fortemente das
condições particulares de regulação de cada um dos mercados de telecomunicações,
bem como no desenvolvimento de novos mercados. Como esses serviços são entregues
em uma forma rentável é uma função não só de condições legais, mas também de
fatores que incluem infraestrutura de telecomunicações, a ativar e a melhorar as
existentes.

Interface de usuário de Rede UNI\footnote{User Network Interface} e Interface
de nó de serviço SNI\footnote{Service Node Interface}. A ONU/ONT esta agregada na interface da UNI e a OLT esta
agregada na interface da SNI como apresentado na Figura~\ref{fig:fig14}. Nas
interfaces de serviços da UNI/SNI, as mesmas dependem de modelos de serviços que irão ser entregues pela
empresa operadora de serviço. Taxa de Bits: Basicamente a tecnologia GPON visa a
atender velocidades de transmissão maiores ou iguais a 1 Gbits. A Definição dos
padrões GPON para transmissão de downstream e de upstream  estão apresentada na
Tabela~\ref{tab:tabela04}~\cite{16}.

No entanto, no caso de FTTH ou FTTC com xDSL assimétrico, as taxas de velocidade
x de bits para dowstream como upstream são definidas na Tabela~\ref{tab:tabela04}. 

\begin{table}[h]
\caption{Transmissão GPON.}
\label{tab:tabela04}
	\centering
	\begin{tabular}{|c|c|}
	\hline
	%\multicolumn{1}{|c|}   {\bf Milhões de FTTH}&
	%\multicolumn{1}{c|}    {\bf 2011} 	\\
		\textbf{Sentido de Transmissão} &	\textbf{Bit Rate (Mbits)} \\
	\hline
		 \multirow{Dowstream} 	& 1.244,16 \\
		 						& 2.488,32 \\
	\hline
		 \multirow{Upstream} 	& 155,52 \\
		 						&	622,08 \\
								& 1.244,16 \\
								& 2.488,32 \\	
	\hline		
	\end{tabular}
\end{table}

Assim, GPON identifica sete combinações de velocidade de transmissão da seguinte
forma:

\begin{itemize}
 
  \item 155 Mbits para upstream, 1,2 Gbits para dowstream;
  \item 622 Mbits para upstream, 1,2 Gbits para dowstream;
  \item 1.2 Gbits   para upstream, 1,2 Gbits para dowstream;
  \item 155 Mbits para upstream, 2,4 Gbits para dowstream;
  \item 622 Mbits para upstream, 2,4 Gbits para dowstream;
  \item 1.2 Gbits   para upstream, 2,4 Gbits para dowstream;
  \item 2.4 Gbits   para upstream, 2,4 Gbits para dowstream.

\end{itemize}

Alcance Lógico: É a distância máxima entre ONU/ONT e OLT, exceto para a
limitação da camada física. Em GPON, o alcance máximo lógico é definido como 60
km.

Alcance Físico: É a distância máxima entre o link físico ONU/ONT e o OLT. Em
GPON, duas opções são definidas para o alcance físico: 10 km e 20 km~\cite{17}.
Supõe-se que é a 10 km a distância máxima sobre o qual FP-LD (Fabri Perrot –
Diodo laser) que pode ser utilizado na ONU para as taxas de bits elevadas, tais
como 1,25 Gbits ou acima. A tecnologia GPON deve acomodar os serviços que exigem
um atraso máximo significativo de transferência de sinal de 1,5 ms.

Taxa de divisão: É a maior razão de divisão das ONT´s que implica em maior
separação óptica, criando a necessidade de um aumento no orçamento de potência
para apoiar o alcance físico. Placas com capacidade de 1 para 64 assinantes,
navegam na estrutura da camada física. No entanto, antecipando a evolução
contínua de módulos ópticos, a camada TC deve expandir a capacidade de 1 para
128 módulos.

Serviço de Sobreposição (Overlay Service): É o comprimento de onda de
sobreposição que pode ser utilizada para fornecer serviços avançados para o
assinante.



%------------------------------------------------------------------------- 
\section{Proteções na seção PON}

Do ponto de vista da gestão da rede de acesso, a arquitetura de proteção é GPON,
sendo especifica para aumentar a confiabilidade das redes de acesso. No entanto,
a proteção deve ser considerada como um mecanismo opcional, pois a sua aplicação
depende da realização de sistemas econômicos.

Esta seção apresenta configurações duplex e requisitos relacionados a sistemas
protegidos GPON. Além disso, a mensagem OAM requerida para a proteção é
mencionado.

Na Rede PON é conectada uma única fibra vinda do OLT a múltiplos equipamentos
terminais. Na conexão ponto multiponto entre a OLT e as múltiplas ONT´s é obtida
através de dispositivo que se coloca na única fibra proveniente da OLT. No meio
da rede, no ponto de transição existe um divisor óptico, este dispositivo possui
única entrada e múltiplas saídas. O numero de saídas são múltiplos de 2 e a
potência óptica é dividida por todas as saídas~\cite{16}.


A potência óptica de cada saída é reduzida relativamente a entrada por um fator
de $n \times 3.5$ dB ($10 \times \log{2n} = n \times 10\times \log{2}$;
adicionados 0.5 dB para que sejam incluídas as perdas no divisor conforme apresentado na Figura~\ref{fig:fig15}.

 \begin{figure}[h]
\begin{center}
	\begin{tabular}{c}		
		\includegraphics[width=0.7\columnwidth]{figures/fig15.png}\\		
	\end{tabular}
\end{center}
\caption{Divisor Óptico.}
\label{fig:fig15}
\end{figure}


%------------------------------------------------
\section{Comutação}


Existem dois tipos de proteção de comutação, ambas são análogas às dos sistemas SDH:

\begin{enumerate}
  \item  comutação automática, e
\item  comutação forçada.
\end{enumerate}

A primeira é desencadeada pela detecção de falhas, tais como a perda de sinal,
perda de frame e degradação de sinais entre outros.

A segunda é ativada por eventos administrativos, como a substituição de fibras,
redistribuição de fibras.

Ambos os tipos devem ser possível no sistema GPON, se for necessário, mesmo que
sejam funções opcionais.

O mecanismo de comutação é geralmente realizado por funções OAM,
consequentemente a informação requerida do campo OAM deve ser reservada no
quadro OAM. A Figura~\ref{fig:fig16} apresenta o modelo de sistema duplex para a rede
de acesso. A parte relevante da proteção no sistema GPON deve ser uma parte da
proteção entre a interface de ODN no OLT e a interface de ODN na ONU através do
ODN, com exclusão de redundância do SNI no OLT.
 
 
 \begin{figure}[h]
\begin{center}
	\begin{tabular}{c}		
		\includegraphics[width=0.9\columnwidth]{figures/fig16.png}\\		
	\end{tabular}
\end{center}
\caption{Modelo de sistema duplex~\protect\cite{15}.}
\label{fig:fig16}
\end{figure}

%----------------------------------------------------
\section{Configurações Duplex e suas Características}

Existe vários tipos de sistemas GPON duplex, como apresentado nas Figuras 17 a
20. O controle de protocolos para cada configuração deve ser especificado
independentemente um do outro. É necessário um protocolo de comutação para o
OLT/ONU, mostrado na Figura~\ref{fig:fig17}, uma vez que a comutação só é
aplicada para as fibras ópticas. Além disso, na Figura~\ref{fig:fig18}, é
necessário um protocolo de comutação uma vez que a comutação é realizada apenas
na OLT.

A primeira configuração duplica apenas a fibra óptica, a ONU e PON LT. A perda
de sinal ou perda de frame é inevitável no período de comutação. No entanto,
todas as conexões entre o nó de serviço e o nó do terminal do equipamento devem
ser mantidas após a comutação:

\begin{itemize}
  \item  Tipo A: A primeira configuração funciona apenas para as fibras ópticas,
  como apresentado na Figura~\ref{fig:fig17}.

\item Tipo B: A segunda configuração conforme apresentado na
Figura~\ref{fig:fig18} dobra as OLTs e as fibras ópticas entre a OLTs e o divisor óptico, e o divisor tem duas de entrada/saída do lado do OLT. Esta configuração reduz o custo de duplicação da ONUs, embora apenas o lado OLT possa ser recuperado.

\item Tipo C: A terceira configuração conforme apresentado na
Figura~\ref{fig:fig19} duplica não só o lado do OLT, mas também funciona do lado da ONU. Nesta configuração é possível a recuperação de falhas em qualquer momento executando apenas a comutação. Portanto, o custo de full duplex permite uma conexão segura.

\item Tipo D: Se as ONU´s forem instaladas em edifícios a fiação pode ser
duplicada ou não. Além disso, se cada ONU é de propriedade de usuários
diferentes, a exigência de confiabilidade depende de cada usuários e somente um
número limitado de ONUs podem ter a configuração de duplex.

\end{itemize}

Com base nesta análise, a última configuração conforme apresentado na
Figura~\ref{fig:fig20}, se a ONU for instalado dentro do prédio, permite
realizar parcialmente duplicação do lado da ONU. Nesta Figurapodemos observar que existe um sistema
duplex (ONU # 1) e um sistema com única (ONU # N).



\begin{figure}[!h]
\begin{center}
	\begin{tabular}{c}		
		\includegraphics[width=0.9\columnwidth]{figures/fig17.png}\\		
	\end{tabular}
\end{center}
\caption{Sistema duplex GPON - Sistema de duplicação da
fibra~\protect\cite{15}.}
\label{fig:fig17}
\end{figure}


\begin{figure}[!h]
\begin{center}
	\begin{tabular}{c}		
		\includegraphics[width=0.9\columnwidth]{figures/fig18.png}\\		
	\end{tabular}
\end{center}
\caption{Sistema único duplex GPON~\protect\cite{15}.}
\label{fig:fig18}
\end{figure}


\begin{figure}[!h]
\begin{center}
	\begin{tabular}{c}		
		\includegraphics[width=0.9\columnwidth]{figures/fig19.png}\\		
	\end{tabular}
\end{center}
\caption{Sistema duplex GPON - Sistema de duplicação
completo~\protect\cite{15}.}
\label{fig:fig19}
\end{figure}


\begin{figure}[!h]
\begin{center}
	\begin{tabular}{c}		
		\includegraphics[width=0.9\columnwidth]{figures/fig20.png}\\		
	\end{tabular}
\end{center}
\caption{Sistema duplex GPON - Configuração duplex~\protect\cite{15}.}
\label{fig:fig20}
\end{figure}


\paragraph{Características}

\begin{enumerate}
  \item  Tipo A: Todas as conexões entre o nó de serviço e o equipamento
  terminal devem ser realizadas após a comutação. Neste caso, a perda de sinal, ou mesmo a perda de frame é inevitável no período de comutação.
\item  Tipo B: Esta configuração requer espera do circuito de reposição em baixa
temperatura no lado OLT. Neste caso a perda de sinal ou mesmo a perda de frame é em geral no período de comutação. No entanto, todos as conexões suportadas entre o nó de serviço e o equipamento terminal deve ser realizada após esta mudança.
\item  Tipo C: Neste caso, o modo de espera dos circuitos do receptor de
reposição em alta temperatura é possível em ambos os lados da ONU e do OLT. Além disso, a comutação hitless (sem perda de frame) é possível nesta configuração.
\item Tipo D: As características deste tipo são os mesmos como do Tipo B.
\end{enumerate}

\paragraph{Requisitos}

\begin{enumerate}
 \item A função de comutação de proteção é opcional.
 \item No sistema GPON a comutação de proteção automática  e a comutação
forçada são possíveis, mesmo que sejam funções opcionais.
\item Todos os exemplos de configuração do item~\ref{sec:interface_gpon} são possíveis, mesmo que eles sejam funções opcionais.
\item O mecanismo de comutação é geralmente realizado pela função OAM, portanto,
o campo de informações necessárias OAM deve ser reservado no quadro OAM.
\item Todas as ligações de suporte entre o nó de serviço e do equipamento
terminal deve ser realizada após a mudança.
\end{enumerate}

Em relação ao último requisito, uma implementação do nó de serviço POTS (troca)
requer o período de perda de frame para ser inferior a 120 ms. Se o período de
perda de quadro torna-se mais do que isso, o serviço de nó desliga  a chamada, e
a chamada de setup é necessária novamente após a comutação de proteção.

GPON suporta a emulação de serviços convencionais, como POTS e ISDN, este valor
deve ser tomado na seguinte consideração:

\begin{enumerate}
\item  campos obrigatórios de informações para o quadro OAM: 

De acordo com a analogia do sistema SDH, comutação de proteção requer menos de 10 códigos para ser usado para dowstream e para upstream, o que será realizado pela moldura da área OAM. O mapeamento de campo do quadro OAM na proteção está definido como obrigatório. 

\item segurança: 

Devido à natureza do multicast  PON, GPON necessita de um mecanismo de segurança, que adapta aos seguintes requisitos:

	\begin{itemize}
	  	\item Impedir a facilidade que outros usuários descodifiquem os dados do
	  dowstream;
		\item Impedir que outros usuários apareçam como outra ONU/ONT ou mesmo
		usuário;
		\item 	Permitir a implementação competitiva.
\end{itemize}

\end{enumerate}


Exemplos de serviços UNI e SNI na GPON que são necessários aos operadores são
mostradas na Tabela~\ref{tab:tabela05}, juntamente com as observações.

\begin{table}[!h]
\caption{Exemplo de serviços e comentários.}
\label{tab:tabela05}
	\centering
	\begin{longtable}{|l|l| p{9.cm}|}
	\hline
		\textbf{Categoria de serviço} &	\textbf{Serviço}	& \textbf{	Observações} \\
	\hline
		Serviço de Dados & Ethernet & Padronizado no IEEE 802.3. Conformidade com IEEE
		802.1D.\\
	\hline												
		PSTN	& POTS	& A média de tempo de atraso do sinal de transmissão entre o T-V
		deve ser inferior a 1,5 ms. Se o cancelamento de eco é usado na rede, a média
		do tempo de atraso do sinal de transmissão entre o televisor sobre o sistema
		PON com base pode ser mais longo, desde que sejam o tempo de transferência fim a fim, requisitos cumpridos.\\
	\hline	
	PSTN &	ISDN BRI	& Taxa de transmissão é 144 kbits.
A média de tempo de atraso do sinal de transmissão entre o T-V deve ser inferior
a 1,5 ms.\\			
	\hline	
	~ & ISDN PRI	& Taxa de transmissão é 1,544 Mbits e 2,048 Mbits.
A média de tempo de atraso do sinal de transmissão entre T-V deve ser menor que 1,5 ms.
Sincronizar com o relógio da rede de 8 kHz.\\
	\hline
Linha privativa & 	T1	& Taxa de transmissão é 1,544 Mbits.
A média de tempo de atraso do sinal de transmissão entre T-V deve ser inferior a 1,5 ms.
Sincronizar com o relógio da rede de 8 kHz.\\
	\hline
	
	~ & E1 &	Taxa de transmissão é 2,048 Mbits.
A média de tempo de atraso do sinal de transmissão entre T-V deve ser inferior a 1,5 ms.
Sincronizar com o relógio da rede de 8 kHz.\\
\hline

~& DS3	& Taxa de transmissão é 44,736 Mbits.
Sincronizar com o relógio da rede de 8 kHz.\\
\hline
~ & E3	& Taxa de transmissão é 34,368 Mbits.
Sincronizar com o relógio da rede de 8 kHz.\\
\hline
~ & ATM	& Padronizado em ITU-T Rec. I.361.\\
\hline
	
Vídeo &	Vídeo digital	& O sinal de vídeo deve ser entregue com mesma qualidade
class. 1 especificado no ITU-T I.356 ou rt-VBR/CBR especificado no ATM Fórum.\\
\hline
	
	\end{longtable}
\end{table}



\paragraph{Exemplos da UNI}
 
Neste item a UNI é definida como a interface que inclui as seguintes condições:

\begin{itemize}
  \item	descrita por um padrão conhecido.
\item	inclui um aspecto da camada física.
\end{itemize}


Algumas UNIs são fornecidos através de um AF, de modo que não é obrigatório que a ONU/ONT apoiar interfaces.
Exemplos de UNI´s, interfaces físicas e serviços que eles fornecem são mostrados
na Tabela~\ref{tab:tabela06}.

\begin{table}[!h]
\caption{G.984.1--Exemplos da UNI e serviços.}
\label{tab:tabela06}
	\centering
	\begin{tabular}{|l|l| c|}
	\hline
		\textbf{UNI (nota 1)} &	\textbf{Interface Física (nota 2) }	& \textbf{Serviço (nota 3)} \\
	\hline

	10 BASE-T (IEEE 802.3)	& -- &	Ethernet \\
	10 BASE-T (IEEE 802.3)	& -- &	Ethernet \\
	10 BASE-T (IEEE 802.3)	& -- &	Ethernet \\
	ITU-T Rec. 1.430	& -- &	ISDN (BRI) \\
	ITU-T Rec. 1.431	& -- &	ISDN (PRI), T1, ATM \\
	ITU-T Rec. G.703	& PDH &	DS3, ATM, E1, E3 \\
	ITU-T Rec. 1.432.5	& 25 Mbps interface metálica &	ATM \\
	ITU-T G.957 &	STM- 1, 4	& ATM \\
	ANSI T1. 102 ANSI T1.107	& PDH & 	T1, DS3 \\
	\hline
	\end{tabular}
\end{table}

\noindent Nota 1:  Há muitos outros serviços acomodados em GPON, mas esses
serviços não têm. \\
\noindent Nota 2: Cada item da coluna interface física é ilustrada pela entrada
correspondente na coluna SNI. \\
\noindent Nota 3: A coluna denominada "Serviço" mostra quais serviços podem
ser suportados pela interface física. \\

UNI's especificados: Exemplos de SNI: neste item SNI é definida como a interface
que inclui as seguintes condições:

\begin{itemize}
  	\item descrito por uma norma bem conhecida;
	\item inclui um aspecto da camada física.
\end{itemize}

Exemplos de SNI's, interfaces físicas e serviços que eles fornecem são
apresentados na Tabela~\ref{tab:tabela07}.

\begin{table}[h]
\caption{G.984.1--Exemplos da UNI e serviços.}
\label{tab:tabela07}
	\centering
	\begin{tabular}{|l|l| c|}
	\hline
		\textbf{SNI} &	\textbf{Interface Física}	& \textbf{Serviço} \\
	\hline
		1000 BASE-X (IEEE 802.3)	& --	& Ethernet \\
		ITU-T Rec. G 965	& V.5.2	& POTS, ISDN (BRI), ISDN (PRI)\\
		ITU-T G. 703	& PDH	& T1, DS3\\
ITU-T Rec. 957	& STM, 1, 4, 16	& E1, E3\\
ANSI T1.107	& PDH &	T1, DS3\\
ANSI T1, 105.06	& OC3, OC12 &	T1, DS3, ATM\\
	\hline
	\end{tabular}
\end{table}


\section{Perdas no sistema GPON}
\label{sec:perdas:gpon}


O parâmetro chave para redes FTTH é a distância entre o usuário e o equipamento
central, tendo como o custo óptico máximo no sistema a distância da rede. O
custo deste sistema óptico está relacionado diretamente com a atenuação dos
conectores da transmissão da fibra e dos divisores ópticos que é o componente
mais exigente em termos de perdas.

Na arquitetura das redes de acesso óptico elas são compostas por uma OLT, ODN e
ONU´s. A ODN consiste no meio físico de transmissão óptica para a ligação da OLT
ás ONU's.

As características do ODN tais como as perdas e atenuações são importantes no
projeto da rede de acesso óptico. OS valores totais dessas perdas são dados na
Tabela~\ref{tab:tabela08}, que cobre todos os componentes ópticos entre o OLT
e o ONU~\cite{18}.

\begin{table}[!h]
\caption{Perdas no GPON.}
\label{tab:tabela08}
	\centering
	\begin{tabular}{|c|c|}
	\hline	
		\textbf{Perdas na fibra (nM)} &	\textbf{Perdas (dB)} \\
	\hline
		1490	& 13 \\
		1310	&	13 \\
		1490	& 28 \\
		1310 	&	28 \\
	\hline		
	\end{tabular}
\end{table}

A rede GPON consiste nos seguintes elementos passivos: fibra monomodo,
conectores ópticos e atenuadores ópticos.

